李青原 邵建群 石晨 唐靜成

摘 要：為了探索《有機(jī)化學(xué)實驗》課程線上教學(xué)的方法和模式，文章利用網(wǎng)絡(luò)、虛擬仿真項目和微課，開展了《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)，并采用學(xué)生問卷的方式對教學(xué)效果進(jìn)行了調(diào)查。研究結(jié)果表明：《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)直觀清晰、互動方便，虛擬仿真項目實現(xiàn)了人機(jī)互動，彌補(bǔ)了不能實際操作的不足，教學(xué)整體效果較好。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)實驗;線上教學(xué);虛擬仿真;微課

中圖分類號：G434? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-8454（2021）12-0052-04

一、引言

新冠肺炎疫情爆發(fā)后 [1][2]，由于學(xué)生是易感人群和防控重點，教育部發(fā)布《關(guān)于2020年春季學(xué)期延期開學(xué)的通知》，并印發(fā)《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》），要求采取政府主導(dǎo)、高校主體、社會參與的方式，共同實施并保障高校在疫情防控期間的在線教學(xué)，實現(xiàn)“停課不停教、停課不停學(xué)”[3][4]，鼓勵各高校通過網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行遠(yuǎn)程授課，盡力保障春季學(xué)期的正常教學(xué)秩序。

由于實驗課程的開展實施比理論課要更為復(fù)雜，一般需要特殊的場地（規(guī)范的實驗室）和防護(hù)（穿戴防護(hù)設(shè)備）、實驗儀器以及試劑耗材等 [5]。疫情的嚴(yán)峻性導(dǎo)致全國大學(xué)生居家隔離，實驗課的教學(xué)遇到巨大挑戰(zhàn)，學(xué)生不能到校、不能進(jìn)入實驗室、無法使用儀器設(shè)備。在學(xué)生返校日期不確定的前提下，需要用新的方法來滿足學(xué)生線上實驗教學(xué)的要求。首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院實驗教學(xué)中心依托藥學(xué)國家級實驗教學(xué)中心、國家級虛擬仿真項目和近幾年建設(shè)的微課資源，開展了《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。

二、《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)探索

學(xué)校在開展《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)時，經(jīng)歷了一個不斷探索、磨合和調(diào)整的過程，前期發(fā)現(xiàn)在《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)過程中主要存在以下幾個方面的問題：①《有機(jī)化學(xué)實驗》課程教學(xué)需要用到一些小型儀器設(shè)備，比如熔點測定儀、旋光儀和折射儀等，學(xué)生見不到實際儀器，對原理和操作理解起來比較困難。②各門課程都進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，學(xué)生每天從早到晚盯著屏幕，感覺眼睛不舒服，視力下降。③家里線上學(xué)習(xí)氛圍不如線下教學(xué)，學(xué)生一個人學(xué)習(xí)注意力有時無法集中。④上課期間有時會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵、卡頓等現(xiàn)象。因此，我們根據(jù)《有機(jī)化學(xué)實驗》課程特點、學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)硬件條件三個方面的問題，不斷調(diào)整和完善《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)。

1.《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)模式探索

首先，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺種類繁多，各具特點，通過不斷嘗試和多次實踐，學(xué)校選擇了騰訊會議系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)直播平臺。該系統(tǒng)的優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)流暢、界面簡潔、操作簡單，免費版本可滿足300人同時在線，能夠滿足大班教學(xué)的規(guī)模要求。利用屏幕共享功能可以將PPT在學(xué)生的手機(jī)或電腦終端展示，與教師講解同步。

其次，以班級為單位組建微信群，學(xué)生需要通過“學(xué)號+實名”認(rèn)證的方式加入班級微信群，作為上傳課程相關(guān)資料、教師和學(xué)生討論答疑的溝通交流平臺。每位學(xué)生都需要實名注冊到實驗空間——國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目共享平臺（網(wǎng)址：www.ilab-x.com，以下簡稱iLab），進(jìn)入首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院國家級金課 “藥學(xué)安全實驗教學(xué)虛擬仿真項目”， 按照預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)、考核、報告和評價等模塊，完成《有機(jī)化學(xué)實驗》課程虛擬仿真實驗（見圖1）。

授課教師將郵箱地址和QQ號發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生也可以通過發(fā)郵件給教師或單獨通過QQ聯(lián)系教師進(jìn)行交流溝通、上交實驗報告和答疑等。所以，《有機(jī)化學(xué)實驗》課程最終采用“騰訊會議平臺+微信+iLab+E-mail+QQ”的混合在線教學(xué)模式。

2.《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)方法探索

《有機(jī)化學(xué)實驗》在線教學(xué)采用“預(yù)習(xí)+直播+虛擬仿真+微課+討論”的方法進(jìn)行教學(xué)，具體如下：

課前，教師將電子教材、知識重點和教學(xué)要求提前一周發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí)。每堂課均設(shè)置督導(dǎo)教師，督導(dǎo)教師全程參與聽課，課前、課中和課后要隨時清點人數(shù)，做好考勤，按照設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)對授課效果進(jìn)行評價，課后立即將考勤和評價上交主講教師，以便其及時改進(jìn)和調(diào)整教學(xué)方法。

課中，由于學(xué)生不能實際操作儀器，PPT課件應(yīng)盡量詳細(xì)，采用“屏幕共享”的方式展示，講授的時候速度要比實驗室授課稍慢一些，充分采用圖片、表格數(shù)據(jù)和案例等形式進(jìn)行講解。學(xué)生遠(yuǎn)程聽課學(xué)習(xí)，很容易被其他事物干擾和吸引，授課教師要通過課堂提問、點名等多種方式與學(xué)生互動，防止學(xué)生聽課時走神。直播講授時間控制在1.5個小時（包括對上次實驗報告的講評和新實驗的講授），分配2.5個小時讓學(xué)生學(xué)習(xí)虛擬仿真和微課，剩余0.5個小時回到課堂進(jìn)行討論和小結(jié)。學(xué)習(xí)完成后，所有學(xué)生在微信群打卡，教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和完成情況。

課后，學(xué)生撰寫規(guī)范的Word形式實驗報告，上交任課教師，教師以修訂模式評閱完成后，在下次實驗課之前返還給學(xué)生并講評。周末再安排一個小時的統(tǒng)一答疑時間，個別不愿意參加統(tǒng)一答疑的學(xué)生可以通過QQ和微信進(jìn)行單獨答疑?？己朔绞綖檫x取一個虛擬仿真實驗項目，通過機(jī)器智能評價操作，預(yù)習(xí)成績（20%）、操作成績（60%）和報告成績（20%）作為學(xué)生的期末考試成績。期末考試成績占最后總成績的25%，平時成績（14個實驗）占總成績的75%。

3.《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)管理探索

線上教學(xué)管理同線下教學(xué)管理一樣嚴(yán)格要求，采用“主講教師管理制”，每個教學(xué)環(huán)節(jié)都一絲不茍地完成。教學(xué)任務(wù)書、課程表、進(jìn)度安排、新學(xué)期開學(xué)教學(xué)準(zhǔn)備會、每次預(yù)實驗及集中備課、研究生助教試講、學(xué)生評教、同行評教、學(xué)期末教學(xué)總結(jié)會、教學(xué)制度落實到人等，所有環(huán)節(jié)都通過騰訊會議、微信群和E-mail完成，并形成了電子版教學(xué)日志，課程結(jié)束后連同教學(xué)資料（學(xué)生成績、教案、PPT課件等）一并上交中心留檔保存。

三、《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)效果調(diào)查與分析

為了全面了解線上實驗教學(xué)現(xiàn)狀，本研究設(shè)計了5個問題，采用學(xué)生問卷調(diào)查的方式對教學(xué)效果進(jìn)行調(diào)查。參與此次調(diào)研的學(xué)生有藥學(xué)和臨床藥學(xué)兩個專業(yè)、 三個班，總計57人，為《有機(jī)化學(xué)實驗》上課學(xué)生總?cè)藬?shù)的80%。因此，此次調(diào)查結(jié)果能夠比較好地反映學(xué)校藥學(xué)類《有機(jī)化學(xué)實驗》課程線上教學(xué)的開展情況。根據(jù)調(diào)查報告深入分析線上實驗教學(xué)模式的優(yōu)勢及弊端，可為今后線上實驗教學(xué)提供借鑒，以期更好地服務(wù)學(xué)生，提升線上實驗教學(xué)效果。

1.線上實驗教學(xué)的整體效果較好

在新冠肺炎疫情爆發(fā)前，大部分教師和學(xué)生都沒有完整地參與過線上教學(xué)的經(jīng)驗，只是部分實驗開展過虛擬仿真項目訓(xùn)練。從調(diào)查結(jié)果中可以看出（見圖2），有19位學(xué)生（33%）認(rèn)為騰訊會議進(jìn)行網(wǎng)上遠(yuǎn)程直播實驗教學(xué)的整體效果非常好，有34位學(xué)生（60%）認(rèn)為實驗教學(xué)的整體效果較好，這兩部分比例達(dá)到了93%，說明線上直播進(jìn)行實驗教學(xué)的整體效果是比較好的，得到了絕大部分學(xué)生的認(rèn)可。只有4位學(xué)生（7%）認(rèn)為實驗教學(xué)的整體效果一般，沒有學(xué)生認(rèn)為網(wǎng)上直播實驗教學(xué)效果較差。

2.線上實驗教學(xué)的優(yōu)缺點

通過表1的統(tǒng)計可以看出，線上實驗教學(xué)的優(yōu)點和缺點都很突出。其中，選擇互動方便的學(xué)生有16人（28%），他們認(rèn)為線上直播時可以隨時向教師提問，參與感較強(qiáng);而選擇直觀清晰和方便快捷的學(xué)生分別為14人（25%）和12人（21%），他們認(rèn)為通過屏幕共享的方式講解與PPT同步，和線下上課相似、非常清楚，騰訊會議教室進(jìn)入方便快捷;由于學(xué)生不能親自操作，授課教師在講解實驗理論部分的時候要比線下授課講得更細(xì)致，所以有12人（21%）認(rèn)為線上授課比線下講解更詳細(xì);課前一周，授課教師將電子教材、PPT、預(yù)習(xí)題和視頻等提前發(fā)給學(xué)生，其可以充分利用這些資料反復(fù)學(xué)習(xí)，所以有3人（5%）認(rèn)為同線下教學(xué)相比可以獲得更多的學(xué)習(xí)資料。

對于實驗課來說，61%的學(xué)生認(rèn)為線上直播教學(xué)最大的缺點就是不能實際操作，缺乏對實物的真實感受，實驗結(jié)果和實驗經(jīng)驗無法得到，實驗中的很多問題依靠想象、比較抽象，對知識點的記憶不夠深刻;有18%的學(xué)生認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)信號有時不好，有延遲或卡頓現(xiàn)象，偶爾有雜音;騰訊會議線上直播無錄播功能，基礎(chǔ)較弱或記憶力不太好的學(xué)生，或者有因生病不能按時上課的情況，不能在其他時間看課程視頻回放學(xué)習(xí);有7%的學(xué)生認(rèn)為一個人聽課有時容易走神，家里學(xué)習(xí)氛圍不如在教室; 有4%的學(xué)生認(rèn)為線上課程需要一直長時間盯著電子屏幕，眼睛很累，對視力不好;還有1%的學(xué)生認(rèn)為線上實驗教學(xué)枯燥、無趣。

3.線上實驗教學(xué)能夠掌握實驗內(nèi)容并達(dá)到教學(xué)要求

通過圖3的統(tǒng)計可以看到，所有參與問卷調(diào)查的學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握程度都在70%以上，說明線上實驗教學(xué)能夠達(dá)到教學(xué)要求。其中，掌握程度在90%～100%之間的有16人（28%）;掌握程度在80%～90%之間的學(xué)生最多，有30人（53%），掌握程度在70%～80%之間的有11人（19%）。

4.虛擬仿真實驗對大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)具有幫助作用

學(xué)生對線上教學(xué)缺點提到最多的就是“不能親自動手操作”，而虛擬仿真實驗是針對這一缺憾最好的應(yīng)對措施，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)互動，模擬實驗室真實場景完成實驗任務(wù)的學(xué)習(xí)。很多化學(xué)實驗教學(xué)涉及到易燃、易爆、有毒、有害或者需要大型儀器設(shè)備，如果直接進(jìn)行真實實驗，危害性很大或成本太高，無法面對大眾本科教學(xué)。而這些實驗內(nèi)容又是專業(yè)所必須掌握的知識點，因此采用虛擬仿真技術(shù)為實驗過程的安全性和經(jīng)濟(jì)成本問題提供了有力的技術(shù)支撐[6-10]。

為積極響應(yīng)教育部提出的“停課不停教，停課不停學(xué)”號召以及iLab對首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院國家級虛擬仿真項目“藥學(xué)安全實驗教學(xué)虛擬仿真項目”要面向全國高校免費開放共享、保證實驗平臺聯(lián)通順暢的要求，在學(xué)校的統(tǒng)一部署下，學(xué)校信息中心反復(fù)溝通、細(xì)致準(zhǔn)備，在開學(xué)前調(diào)集藥學(xué)院所有教師、研究生和本科生同時登錄“藥學(xué)院虛擬仿真實驗平臺”進(jìn)行實際網(wǎng)絡(luò)壓力測試，確保了開學(xué)后校內(nèi)、校外兄弟院校近千人學(xué)生使用平臺的網(wǎng)絡(luò)暢通。

調(diào)查結(jié)果表明（見圖4），有40%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實驗對自己學(xué)習(xí)有很大的幫助，將近有一半的學(xué)生（49%）認(rèn)為比較有幫助，有7%的學(xué)生認(rèn)為幫助一般，只有4%的學(xué)生認(rèn)為沒有幫助，可能是個別學(xué)生操作系統(tǒng)不兼容，無法進(jìn)入虛擬仿真平臺系統(tǒng)。學(xué)生對虛擬仿真實驗也提出了很多寶貴的意見，比如個別實驗步驟的按鍵區(qū)域較小，不易操作;考核有時會卡，卡了再刷新就得重新做，希望有保存進(jìn)度這一功能;虛擬仿真項目實驗操作的時間可以適當(dāng)縮短等等。這些建議對以后虛擬仿真實驗項目的建設(shè)和改進(jìn)彌足珍貴，可以讓實驗設(shè)計和開發(fā)更加符合學(xué)生的心理特征，讓學(xué)生主動去體驗虛擬仿真項目，從而獲取實驗知識。

5.微課視頻對實驗學(xué)習(xí)具有幫助作用

微課是指經(jīng)過精心的信息化教學(xué)設(shè)計，以視頻為主要載體，呈現(xiàn)碎片化或集中化學(xué)習(xí)內(nèi)容。微課視頻的教學(xué)時間較短，因此視頻的發(fā)布形式和學(xué)生學(xué)習(xí)時間都相對比較靈活?！队袡C(jī)化學(xué)實驗》的基本操作，如實驗室安全知識、熔點測定、簡單蒸餾、重結(jié)晶、水蒸氣蒸餾、減壓蒸餾都可以錄制成簡短的微課視頻。

我校藥學(xué)院實驗教學(xué)中心的微課視頻統(tǒng)一集中放在雨課堂網(wǎng)站上，學(xué)生可以隨時訪問學(xué)習(xí)。微課作為一種新型的學(xué)習(xí)方式，是對《有機(jī)化學(xué)實驗》課程學(xué)習(xí)的一種有效補(bǔ)充，在提高學(xué)生實驗積極性的同時又掌握了關(guān)鍵操作步驟，有利于更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高分析問題、解決問題的能力[11-13]。從圖5的統(tǒng)計可以看出，所有學(xué)生都認(rèn)為微課視頻對自己的學(xué)習(xí)有幫助，其中絕大部分學(xué)生（65%）認(rèn)為對自己有很大的幫助，有26%的學(xué)生認(rèn)為比較有幫助，9%的學(xué)生認(rèn)為對自己幫助一般。

四、結(jié)束語

虛擬仿真實驗線上教學(xué)可以提升實驗教學(xué)水平，推進(jìn)實驗教學(xué)信息化更好地發(fā)展，也為推動高等教育教學(xué)改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)作出了有益的探索[14]。通過《有機(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)管理的探索實踐，表明我?！队袡C(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)的總體效果較好，學(xué)生能夠掌握實驗內(nèi)容，達(dá)到教學(xué)要求，滿意度較高。線上實驗教學(xué)首先要解決的問題是有充足的、符合自己學(xué)校課程需要的、優(yōu)質(zhì)的實驗教學(xué)數(shù)字資源。2020年4月，《教育部辦公廳關(guān)于啟動部分領(lǐng)域教學(xué)資源建設(shè)工作的通知》中提出，要聚焦國家重點領(lǐng)域緊缺人才培養(yǎng)，開展教學(xué)資源建設(shè)，形成優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫，服務(wù)專業(yè)教學(xué)活動[15]。這說明在當(dāng)前新的教育形式下，國家非常重視教學(xué)資源的建設(shè)工作。根據(jù)學(xué)?！队袡C(jī)化學(xué)實驗》線上教學(xué)的實踐可知，虛擬仿真項目和微課視頻對學(xué)生的學(xué)習(xí)幫助很大，是實驗課線上教學(xué)開展的重要保證，也是今后實驗教學(xué)數(shù)字資源建設(shè)的重要發(fā)展方向。

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[15]教高廳函[2020]4號.教育部辦公廳關(guān)于啟動部分領(lǐng)域教學(xué)資源建設(shè)工作的通知[Z].

（編輯：李曉萍）

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